物理科

在我們日常生活中，隨時隨地都與科學接觸；而學習科學的過程，必須建立在觀察與實驗上；若僅僅限於閱讀課本與聽取講演是不夠的。而一般人常認為要觀察輿實驗需有專門的儀器與設備，若沒有此等設備，就無法做實驗了。常我們學完物理第三冊第十二章熱的傳播之後，我們知道在日常生活中和熱有關的地方實在太多了，何不利用日常生活容易取得的物品來做實驗呢？以達到「廢物利用」的目的，同時亦可達到「生活即教育」的目標，不要將實驗僅限於實驗室的儀器與設備。

在網路上看到機器鼠的影片，我們覺得很有趣。因此我們決定自己動手製作會動的機器顫鼠。我們動手完成顫鼠的前、後腳及身體，使機器顫鼠成為不掛輪子卻能前進。中間，我們遇到各種問題。因為沒有解決策略，我們不斷觀察異象、察覺問題，完成時還會遇到功能性不完整的問題，讓我們在過程中必須尋找解決的策略以突破困境。我們得到結論：(1)重心愈往前，機器顫鼠到達終點的速度越快。(2)顫鼠後腳材質是菜瓜布最快，毛巾布料次之，橡皮最慢。(3)後腳底部貼120號或是320號砂紙時，前進速度最快。(4)旋轉臂的長度愈短時，前進速度越快。(5)前腳寶特瓶直徑7.7cm、8.8cm時，彈力大，則前進速度最快。(6)墊片愈多，旋轉臂甩動的力量愈大，離心力愈大，則前進速度越快。

由我們的實驗及研究發現，水結冰時的放熱方式是漩渦式的流動，且其強度和溫度有關。我們以染色水結冰，透過染色物的集中方式發現此結論。因容器中各部分水結冰的時間不同，當色素粒子結冰後即難以再流動，而尚未結冰的色素粒子則繼續流動，可捕捉到水結冰時水流的影像。而不同的受冷方式，可輕易控制某些非水分子的集中位置，甚至可造出令人驚嘆的美麗形狀。另外將有色冰柱解剖，竟發現正中心顏色較淺，好像颱風眼喔！粒沙見世界，也許颱風的形成、或大如銀河系的形成也和受冷放熱的漩渦式流動有關呢！

有一天我和哥哥在路面左右傾斜的道路上散步的時候，看見一輛滿載貨物的貨車顛覆在路邊。我問哥哥「這輛貨車為什麼會顛覆呢？」哥哥說「路面左右傾斜太大。」我說「剛才不是有一輛計程車過去了，為什麼不會顛覆呢？」「那是這輛貨車的重心比那輛計程車高太多的緣故吧！」於是我想研究一下重心和顛覆有什麼關係。如有不知道的地方再請教老師。

我們常用「螳臂擋車」這句成語形容一個人不自量力，想用細小如螳臂去阻擋車子，結果只是無濟於事，有一次觀賞電視節目，介紹歐洲某地舉行用乾麵條紮成橋樑吊重的比賽，比賽冠軍者紮製的麵條橋居然可以吊起 10 公斤重物達 10 秒鐘之久，真是不可思議！回想國語課本曾有一則團結就是力量的故事；一支筷子容易折斷，但一把筷子就不易折斷了。將這個故事和電視的麵條吊重比賽節目對照來看，不禁令人猜疑，究竟筷子是捆成一束，或是紮成橋樑形狀，或是就做成像屋樑般瘦瘦寬寬的形狀，比較能掛載更大的重量呢？假設螳螂手臂長成屋樑一樣的形狀，說不定就能擋住車子的前進呢！於是我們便向老師請教，老師便和我們一起擬定一個物體形狀和載重能力關係的實驗計劃。我們親自動手，用麵條紮成各式各樣，希望經由實驗來體驗物體形狀和載重能力的關係。

當我們做定力下物體的速度變化的實驗時，除了用F=mg式外，為了使實驗數據更為精確，又使用了彈簧秤，於使用彈簧秤時，卻發現了各秤的彈性係數因隨彈簧旋半徑的相異而不同，因此，引起我們探求的實驗一一那便是 K值究竟與那些因素有關?

在物理課時，老師說聲音在不同介質傳播的聲音速度不同，因而引發我們對固、液體中聲速的好奇，進而研究測量聲速的方法，所以為了了解聲音在固、液體中的傳播情形，我們選擇了不同的長棒、水、酒精、油等物質，利用喇叭的膜面振動感應出一電動勢，藉由示波器顯示波形，分析其訊號，計算出波速的大小。

在高中物理第四冊的實驗課本中有一個以6AF6 真空管測量電子荷質比的實驗，在真空管中使電子由管中央之陰(負)極射出，在螺線管內磁場的作用下，電子以彎曲的路徑向陽(正)極運動，最後投射在塗有螢光物質的漏斗狀陽極板上。測量螢光屏上亮點軌跡之曲率半徑，進一步推算出電子之荷質比。但是陽極板上電子所打出來的曲線恰好是電子的運動軌跡嗎？若否，其投影點連線之曲率半徑又有何意義呢？基於這個疑問，想要探討以這個實驗求取電子的荷質比是否有原理上的問題。

有一天，我陪懷孕中的阿姨到醫院做產檢，看到醫師利用“超聲波”，竟然可以穿過身體、透視內部，見到才剛成形的胎兒，實在令我百思不解。回到學校我迫不及待的和同學討論，我們都覺得十分好奇，便一起去請教老師。老師帶我們到實驗室，並且利用聲頻產生器、示波器及喇叭讓我們看到各種頻率的波形，並且聽聲音；頻率愈高，聲音愈刺耳，直到聲頻產生器上的刻度顯示大約 20000Hz時，我們竟然聽不到了，老師說這就是超聲波。為了讓我們能夠比較可聽波及超聲波的不同，老師接上第二台聲頻產生器，並把頻率調到大約 19900Hz ，原來那一台仍維持不變，原本以為只會聽到可聽波 19900Hz 的刺耳聲音，沒想到卻聽到一個 “低沈 ”的聲音，老師好像想到什麼事情似的，急急忙忙的從 199900Hz 調到 20100Hz ，這時，不可思議的事情發生了，我們竟然“聽到超聲波” 了！ ?

六年上學期，自然第五單元是討論「四輪車與小山坡」老師指導我們實驗時，我們這組的李東慶發問：「四輪車由小山坡滑下撞擊到方木塊，我們能不能知道它的撞擊力有多大？」 我也問老師：「是不是有什慶方法可以減少撞擊的力量？」 在老師的解說和指導之下，我們一起開始做瞬間撞擊力的研究。